четверг 11 Июль, 2019
Лекция 5
1
Тема 6. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
•6.1. Поляризация диэлектриков
•6.2. Различные виды диэлектриков
• |
6.3. Вектор электрического смещения |
D |
|||
|
|
|
|
|
|
• |
6.4. Поток вектора электрического |
смещения. |
|||
• |
6.5.Теорема |
Остроградского- |
Гаусса |
|
|
• |
для векторов |
и |
|
|
|
• |
6.6. Изменение Dи |
P на границе раздела |
|||
|
двух диэлектриков |
|
|
||
|
|
E |
D |
|
|
6.1.Поляризация диэлектриков
•Все известные в природе вещества, в соответствии с их способностью проводить электрический ток, делятся на
три основных класса:
• диэлектрики |
ρд 108 1018 Ом/м |
• полупроводники |
ρд ρп/п ρпр. |
• проводники |
ρпр 10 6 10 8 Ом/м |
•В идеальном диэлектрике свободных зарядов, то есть способных перемещаться на значительные расстояния
(превосходящие расстояния между атомами), нет.
•Но это не значит, что диэлектрик, помещенный в электростатическое поле, не реагирует на него, что в нем ничего не происходит.
•Смещение электрических зарядов вещества под действием электрического поля называется поляризацией.
•Способность к поляризации является основным свойством диэлектриков.
Поляризуемость диэлектрика включает составляющие – электронную, ионную и ориентационную (дипольную).
• Главное в поляризации – смещение зарядов в
электростатическом поле. В результате, каждая |
|
r |
|
молекула или атом образует электрический |
|
(дипольный) момент P |
(1) |
1 |
• Поляризация диэлектрика – процесс ориентации диполей или появления под действием внешнего электрического поля ориентированных по полю диполей
l1
•Внутри диэлектрика электрические заряды
диполей компенсируют друг друга. Но на внешних поверхностях диэлектрика, прилегающих к электродам, появляются
заряды противоположного знака (поверхностно связанные заряды).
•Обозначим E'– электростатическое
поле связанных (поляризационных) зарядов. Оно направлено всегда против внешнего поля E0
•Следовательно, результирующее
электростатическое поле внутри
диэлектрика E E0 E ' (2)
Связь между вектором поляризации |
P |
|
и поверхностной |
||
плотностью |
' |
|
поляризационных (связанных) зарядов |
||
Рассмотрим бесконечную плоскопараллельную пластину из однородного диэлектрика, помещенного в однородное электрическое поле E .Выделим в пластине элементарный объем в виде цилиндра, образующие которого параллельны вектору E ,
а площади S оснований цилиндра лежат на поверхности пластины
l -расстояние между основаниями цилиндра. Рассмотрим цилиндр как макродиполь.
• |
Объем цилиндра V= S |
l S l |
cos |
|
||
• |
|
|
|
|
|
|
Электрический (дипольный) момент цилиндра, можно |
||||||
|
найти по формуле:r |
r |
r |
|
|
|
• |
pl |
ql |
' Sl |
|
(3), |
|
• |
σ' – поверхностная плотность связанных зарядов. |
|||||
• |
||||||